【题目】光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量,后者表明光子除了具有能量之外还具有动量。由狭义相对论可知,一定的质量与一定的能量相对应,其中为真空中光速。

1)已知某单色光的频率为,波长为,该单色光光子的能量,其中为普朗克常量。试借用质子、电子等粒子动量的定义动量=质量×速度,推导该单色光光子的动量

2)光照射到物体表面时,如同大量气体分子与器壁的频繁碰撞一样,将产生持续均匀的压力,这种压力会对物体表面产生压强,这就是光压,用表示。

一台发光功率为的激光器发出一束某频率的激光,光束的横截面积为。当该激光束垂直照射到某物体表面时,假设光全部被吸收,试写出其在物体表面引起的光压的表达式。

3)设想利用太阳光的光压为探测器提供动力,将太阳系中的探测器送到太阳系以外,这就需要为探测器制作一个很大的光帆,以使太阳光对光帆的压力超过太阳对探测器的引力,不考虑行星对探测器的引力。一个质量为的探测器,正在朝远离太阳的方向运动。已知引力常量为,太阳的质量为,太阳单位时间辐射的总能量为。设帆面始终与太阳光垂直,且光帆能将太阳光一半反射,一半吸收。试估算该探测器光帆的面积应满足的条件。

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